世界の超解像顕微鏡市場規模は、2023年に33億2,000万米ドルと評価されました。 2032年には72億8,000万米ドルに達し、予測期間（2024～32年）にわたって9.12%のCAGRで成長すると予想されています。ライフサイエンス、ゲノミクス、プロテオミクス、細胞生物学の継続的な進歩により、高解像度イメージングツールの需要が高まっています。超解像顕微鏡により、研究者は細胞構造、分子相互作用、生物学的プロセスをこれまでにない詳細さで研究できるようになり、画期的な発見につながります。
超解像顕微鏡法とは、光の回折によって生じる回折限界よりも高い解像度の画像を可能にする光学顕微鏡法のグループを指します。超解像画像化技術では、近接場（光子トンネル顕微鏡法、ペンドリー スーパーレンズおよび近接場走査光学顕微鏡法を利用する技術）と遠距離場の両方が使用されます。
超解像顕微鏡は、200～250 nm を超える高い XY 解像度により、共焦点顕微鏡や蛍光顕微鏡の限界を克服できます。10～20 nm の解像度を備えた超解像顕微鏡は、現在の医療およびナノテクノロジー研究に新たな光を当てると期待されています。研究者は、これらの最先端の顕微鏡を使用して、医療分野で診断を行っています。
| レポート指標 | 詳細 |
|---|---|
| 基準年 | 2023 |
| 研究期間 | 2020-2032 |
| 予想期間 | 2024-2032 |
| 年平均成長率 | 9.12% |
| 市場規模 | |
| 急成長市場 | アジア太平洋地域 |
| 最大市場 | 北米 |
| レポート範囲 | 収益予測、競合環境、成長要因、環境＆ランプ、規制情勢と動向 |
| 対象地域 |
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研究開発費の増加
ナノテクノロジー、半導体製造、神経科学、生命科学などの分野での研究開発活動の増加により、超解像度顕微鏡の採用が増加しています。これらの顕微鏡は、細胞シグナル伝達システムの検査や癌細胞の増殖の研究に不可欠な、最高 10 nm の画像解像度を提供します。走査型プローブ顕微鏡は、ガスや液体の環境にも最適で、倍率が光源の波長に依存しないため、絶縁体や導体の標本の観察が可能です。
技術の進歩
超解像顕微鏡は、病気に対する理解を深めることで、研究者が新しいワクチンや効果的な薬を開発するのに役立ちます。スペクトル多重化、生細胞顕微鏡、蛍光ベースの成分分析などの最近の進歩は、市場の拡大にプラスの影響を与えています。ライフサイエンス分野の研究の拡大に伴い、技術的に高度な顕微鏡の必要性が高まると予想されており、市場に利益をもたらすでしょう。たとえば、ニコンは2015年3月に、生細胞現象の超高解像度の写真を提供できるNikon STORM4.0を発表しました。ツァイスは、ELYRAモジュールで、1回の露出で細胞の3D画像を提供できるPALMテクノロジーを発表しました。軸方向の解像度は50〜80 nm、横方向の解像度は20〜30 nmです。
超解像顕微鏡の高コスト
超解像度顕微鏡の価格と運用コストの上昇により、予測期間中の市場拡大が抑制されると予想されます。ドイツ王立化学協会は、解像度 20 ナノメートルの STED 顕微鏡を開発しました。この顕微鏡は細胞生物学研究に多くの新しい機会をもたらしましたが、商業規模では法外なコストが大きな障壁となっていました。ほとんどの中小規模の研究グループは政府や企業の資金源に依存しており、購買力が制限されています。
ライフサイエンスにおける顕微鏡の使用増加
生命科学分野では、顕微鏡の応用がますます重要になっています。顕微鏡技術の発達により、画像化の可能性が高まっています。生物学的現象の理解は、回折に制約されないナノ画像化と光学的方法によって変化しています。分子分析は、高度な超解像度顕微鏡の使用によって可能になります。顕微鏡の最新の用途は、ナノスケールでの細胞の評価です。
最新の超解像顕微鏡技術である STED は、生きた生物サンプルに適しており、生命科学にとって価値のあるものとなっています。SIM は、生細胞イメージングと 3 次元イメージングが可能です。最新の超解像顕微鏡では、タンパク質、RNA、DNA 細胞のイメージングが可能です。さらに、顕微鏡は、がんなどの疾患に関する重要な医学研究にも使用されています。初期の発がんでは、超解像顕微鏡を使用して高次のクロマチンの折り畳みを見ることができます。生命科学における顕微鏡の用途の拡大により、超解像顕微鏡の市場は拡大しています。
世界の超解像顕微鏡市場は、製品、技術、アプリケーション、エンドユーザーごとにセグメント化されています。
製品別では、自動化セグメントが操作モード別で超解像顕微鏡市場を支配しています。これは、ユーザーの介入を最小限に抑えながら、高スループットで一貫した画像結果を提供できるためです。自動化システムは、生産性と精度を向上させるため、時間と精度が極めて重要な大規模な研究や治療の現場で特に役立ちます。複雑な画像処理とデータ管理を可能にする強力なソフトウェア機能により、手動システムよりも自動化システムが受け入れられています。
技術に基づいて、超解像市場は STED、SIM、STORM、PALM、FPALM に分かれています。
STED セグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に 8.80% の CAGR で成長すると予想されています。これは、ナノスコピー、生命科学、材料科学、細胞生物学、神経生物学における STED 顕微鏡の需要の増加によるものです。STED 顕微鏡は、回折限界顕微鏡では困難であった構造的および機能的関係の詳細な調査を可能にします。また、ナノスケールでの材料科学および細胞生物学の研究にも役立ちます。生細胞顕微鏡やスペクトル多重化などの最近の開発により、コンポーネントおよびナノスケール材料の蛍光ベースの分析が可能になりました。
SIM 顕微鏡には、生細胞イメージングと 3D イメージングを同時に実行できるなど、いくつかの利点があります。これらの利点と、主要なプレーヤーによって作成されたその他の追加機能により、SIM の需要は増加すると予想されます。SIM はあらゆる蛍光体で動作し、わずか 1 秒で 2D サンプルを迅速に処理します。革新的な Nikon N-SIM アプローチでは、CFI Apochromat TIRF 100x と構造化照明顕微鏡を使用して、微細な細胞内構造と相互作用機能をイメージングします。CellLight、Alexa Fluor、DAPI、Cell MaskMitoTracker など、さまざまなセクションを観察するための試薬がライフ テクノロジーでいくつか提供されています。
STORM 顕微鏡の需要は、技術の進歩、さまざまな業界プレーヤー間のコラボレーション、政府資金による研究により増加すると予想されています。たとえば、ニコンは 2015 年 3 月に Nikon STORM 4.0 を導入し、生細胞の超解像度撮影を可能にしました。2D 画像から 20～30 nm の横方向解像度が得られました。3D 画像の開発によって 2 つの焦点面を作成することで、50～60 nm の精度で分子を区別する能力が示されました。PALM と STORM でのデータと画像の収集には、約 40nm のリアルタイム解像度を持つ QuickPALM が採用されています。
FPALM を他のいくつかの技術と組み合わせて使用することで、より高い解像度が可能になります。PALMIRA (PALM + Independently Running Collecting) 方式では、データ取得速度が 100 倍になります。従来の顕微鏡では解像度が限られていたため対処できなかった、光活性化緑色蛍光タンパク質 (PA-GFP) で FPALM を使用することで、多数の生物学的問題が解決されました。さらに、FPALM では、動きの定量化に加えて、固定細胞と生細胞の膜、細胞骨格、細胞質タンパク質を画像化できます。ダイナミック (生細胞) FPALM では、単一分子の軌道モーメントをミリ秒単位でリアルタイムに画像化できます。
アプリケーションに基づいて、世界の超解像顕微鏡市場は、ナノテクノロジー、ライフサイエンス、材料科学半導体、およびその他のアプリケーションに分かれています。
ナノテクノロジー分野は最高の市場シェアを誇り、予測期間中に8.70%のCAGRで成長すると予想されています。超解像イメージングは、ナノテクノロジーに応用される非常に新しい分野です。強力な技術は、ナノマテリアルと生物との相互作用の高解像度3D描写です。1D超分子ファイバーの交換チャネルは、超解像確率的光学再構成顕微鏡法（STORM）イメージングのおかげで、よりよく理解されるようになりました。超解像顕微鏡法は、生物学的高分子とナノ粒子がどのように相互作用するかを示すことができます。タンパク質と金属ナノ構造（銀ナノワイヤと金ナノトライアングルアレイ）との相互作用は、光活性化光学顕微鏡法（PALM）による超解像イメージングに適した蛍光タンパク質を使用して実現されています。これは、血管異常の特定に使用される最も古いイメージング技術です。
ライフサイエンス分野を牽引する主な要因の 1 つは、医療科学における顕微鏡の使用拡大です。これらの小さな筋肉は機能不全になると不整脈、収縮、心不全を引き起こすため、検査が困難でした。顕微鏡の従来の診断用途の機会は、ライフサイエンスの他の分野に広がるにつれて拡大しています。超解像顕微鏡には、卵巣がん、HIV、筋節の変化の検出など、さまざまな用途があります。SIM と STED を組み合わせた技術である相関光同位体ナノスコピー (COIN) を使用して、細胞内構造の代謝とターンオーバーの詳細な調査が行われました。100mW 未満のレーザー出力で、ゲート連続波 STED (g-STED) により、生きた細胞の画像を撮影できます。超解像顕微鏡を使用してアルファシヌクレインの凝集体レベルを調べると、パーキンソン病かどうかを判断できます。
超解像顕微鏡は比較的新しい技術ですが、材料研究の分野で急速に発展しています。ナノテクノロジーと材料科学はどちらもナノ材料の作成に応用されています。超解像顕微鏡は、脂質二重層やその他の材料の空間分布の研究にも広く使用されています。たとえば、3D 超解像による単一分子の検出と位置特定を行うカスタムメイドの STORM/PALM は、フォトニック科学研究所 (ICFO) から入手できます。チームは、単一分子ベースの技術と超解像顕微鏡を組み合わせて、生物学的応用を生細胞イメージングに拡張する効果的な方法を模索しています。
エンドユーザー別では、基礎研究および応用研究における高度な画像技術の需要が高いため、学術研究機関セグメントがエンドユーザーによる超解像顕微鏡市場を支配しています。高解像度顕微鏡が必要なのは、これらの分野が
北米は、超解像顕微鏡の市場シェアが最も大きく、予測期間中に8.90％のCAGRで成長すると予想されています。この地域の超解像顕微鏡市場は、半導体、生物科学、ナノテクノロジーなど、さまざまな分野での技術革新と集中的な研究により成長しています。この地域では感染症の蔓延率が高く、企業も大きいため、中心セグメントはライフサイエンスであり、業界のかなりの部分を占めています。さらに、感染症のメカニズム、ウイルスの構造、がん細胞の増殖メカニズム、および従来の顕微鏡の解像度を超えて調査する必要があるその他の経路に関する研究がこの地域で行われています。
ヨーロッパは、予測期間中に9.30%のCAGRで成長すると予想されています。この地域の市場は、研究機関や新興企業の間で活発な活動が行われているため、成長の可能性が高まっています。たとえば、欧州分子生物学研究所は、2015年10月に光シート顕微鏡用の製品を作成するビジネスを立ち上げました。バイオサイエンス市場は、これらの製品のターゲット市場です。さらに、バルセロナのIRB（バイオメディカル研究所）とゲノム規制センター（CRG）によって、最先端の進歩とライフサイエンスにおける光学顕微鏡の使用に重点を置いた第15回国際欧州光学顕微鏡イニシアチブ（ELMI）会議が開催されました。
アジア太平洋地域は、予測期間中に大幅な成長が見込まれています。これは、この分野への投資に対する外国企業の関心の高まり、ナノテクノロジー研究の急成長、研究開発を支援する多数の政府イニシアチブによるものです。たとえば、総合科学技術会議、日本学術振興会、内閣府は、研究者が生物医学データを研究するための超解像顕微鏡を開発することを奨励するための資金提供イニシアチブを支援しました。さらに、日本顕微鏡学会の年次総会では、顕微鏡業界の発展に焦点が当てられています。同協会の第74回年次会議は、2018年5月に開催され、3Dイメージングおよびトモグラフィー、低電圧電子顕微鏡、生命科学および材料科学における相関顕微鏡、および走査プローブ顕微鏡の進歩が発表されました。
中東およびアフリカの超解像顕微鏡市場は、政府の助成金、開発について議論し、より斬新なアイデアを交換するために開催される会議、および主要プレーヤーによる高解像度を生み出すための継続的な取り組みの結果として拡大すると予想されています。たとえば、さまざまな遺伝子ネットワークリンクを構築し、現在のイメージングの制限を克服するための多くのイニシアチブが実行されています。さらに、超解像顕微鏡の分野をさらに進めるためのプロジェクトがMhlangalab施設で開始されています。STEDでの動的スイッチング用のRNAおよびDNAプローブの欠如、レーザーサイクリングによる細胞損傷、および時間分解解像度による動的イメージングなど、現在のテクノロジーの制限を超えるための新しい研究が開始されています。この研究は、これらを克服し、遺伝子領域と遺伝子ネットワークの間に新しい関係を構築することを目的としています。
